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黑河上游沙棘杂交带杂种与亲本种种群结构及格局分布

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黑河上游沙棘杂交带杂种与亲本种种群结构及格局分布

作者：范宝强西北师范大学

学位级别：硕士

黑河上游是黑河流域主要的产流区以及重要的水源涵养区,而森林系统具有重要的涵养水源的功能。在黑河上游祁连段,沙棘属植物是河滩、坡地森林系统的重要建群种,对于涵养水源、保持水土、维系生物多样性、改善生态环境的功能发挥了重要... 详细信息

黑河上游是黑河流域主要的产流区以及重要的水源涵养区,而森林系统具有重要的涵养水源的功能。在黑河上游祁连段,沙棘属植物是河滩、坡地森林系统的重要建群种,对于涵养水源、保持水土、维系生物多样性、改善生态环境的功能发挥了重要的生态作用。同时,黑河上游是中国沙棘(Hippophae rhamnoides ***)和肋果沙棘(***)交错分布的区域,它们通过不断的基因交流双向杂交形成杂种棱果沙棘(***)。本文在初步调查黑河上游沙棘杂交带上沙棘灌丛群落组成的基础上,通过对黑河上游沙棘杂交带杂种与亲本种种群结构和空间格局的研究,揭示了杂种与亲本种的种群特征和空间生存动态,探讨了杂种与亲本种间以及各类群雌雄植株间和不同龄级个体间的空间关联,以期深化对杂交带维持机制的认知,并为黑河上游植被保护以及生态恢复提供一定的理论依据。结论总结如下:(1)黑河上游沙棘灌丛主要是由杂交种棱果沙棘及其亲本种中国沙棘、肋果沙棘,以及高山柳、青海云杉、杨树等伴生种组成。其中日旭村沙棘灌丛主要是由中国沙棘、肋果沙棘、棱果沙棘、高山柳等组成,群落建群种为中国沙棘和肋果沙棘,群落中各灌木物种的平均年龄普遍较低。八宝河滩沙棘灌丛主要是由中国沙棘、棱果沙棘、肋果沙棘、高山柳、青海云杉以及杨树等组成,以中国沙棘和棱果沙棘为建群种,群落中各优势种的平均年龄普遍较高。日旭村沙棘灌丛群落物种丰富度比八宝河滩沙棘灌丛更高。(2)采用DNA条形码技术,将核基因组ITS2序列和叶绿体基因psb A-trn H序列作为组合序列,构建沙棘属植物系统发育树可以对黑河上游沙棘灌丛调查样地中存疑沙棘个体进行准确的分子鉴定。ITS2序列和psb A-trn H序列的有效比对长度分别为225 bp和317 bp。ITS2序列中保守位点(C)为189个,变异位点为34个,占序列长度的15.11%;psb A-trn H序列中保守位点(C)为298个,变异位点为18个,占序列长度的5.68%。ITS2序列中C+G%为53.9%,psb A-trn H序列中C+G%为25.6%。(3)通过野外调查,研究了黑河上游两个不同演替阶段沙棘灌丛中杂种棱果沙棘与其亲本种的种群结构,通过建立该区域杂交带中三种沙棘树龄(y)与胸径(x)关系模型并将胸径数据转换为树龄数据分析了杂种和亲本种群的年龄结构。结果表明,祁连日旭村河滩沙棘灌丛中,3种沙棘种群的平均年龄基本一致,其中中国沙棘、肋果沙棘和杂种棱果沙棘种群的平均年龄分别为40年、45年和40年,但中国沙棘和棱果沙棘的平均株高和冠幅均明显大于肋果沙棘。杂种与亲本种种群性别比例均为雄株多于雌株,存活曲线均呈现为凹形,属于Ⅲ型存活曲线,种群均属于增长型种群。八宝河滩沙棘灌丛中,中国沙棘种群和棱果沙棘种群的平均年龄较高,分别为110年、100年,肋果沙棘种群的平均年龄相对较低,为70年,中国沙棘和棱果沙棘的平均株高和冠幅均明显大于肋果沙棘,杂种与亲本种种群的性别比例均为雄株多于雌株,存活曲线均呈现为凸形,属于Ⅰ型存活曲线,杂种与亲本种种群均属于衰退型种群。从种群结构角度分析,在黑河上游沙棘杂交带群落演替前中期,杂种与其亲本种能保持种群的相对稳定,但在群落演替后期,拥有生长优势的中国沙棘和棱果沙棘成为沙棘灌丛的建群种。(4)运用点格局分析方法对黑河上游自然杂交带两个不同演替阶段沙棘灌丛种的杂种与亲本种种群格局进行研究,结果表明,杂种与亲本种种群的空间分布在处于群落演替中期的日旭村沙棘灌丛中均表现为明显的聚集分布,但在处于群落演替后期阶段的八宝河滩沙棘灌丛中则更多的表现为随机分布。杂种与其亲本种之间的空间关联性在处于群落演替中期阶段的日旭村沙棘灌丛中表现为在不同的空间尺度下,杂种分别与亲本种之间均表现为显著的空间负关联,两亲本种之间在大尺度上表现为无关联,小尺度出现一定的负关联。在处于群落演替后期阶段的八宝河滩沙棘灌丛中,杂种与其亲本种在不同的空间尺度下更多的表现为空间无关联,而肋果沙棘分别与中国沙棘、棱果沙棘在一定小尺度上存在空间负关联。(5)对黑河上游沙棘灌丛的建群种中国沙棘不同性别、不同龄级个体的空间分布和空间关联性进行了研究,发现随着尺度的增大,中国沙棘雌、雄个体的空间分布类型均表现为由聚集分布逐渐趋向于随机分布,其空间关联表现为无关联→正关联→无关联,雌、雄个体在空间上无显著的空间竞争或干扰关系;不同龄级中国沙棘个体,随着龄级增大,其空间分布类型由聚集分布向随机分布转变。低龄级与其它龄级间存在明显的尺度效应,而高龄间的的相关性更偏向于无显著关联。基于低龄级个体呈聚集分布且受到高龄级个体的生存干扰的现状,适当对老龄级个体进行疏伐,可以优化种群结构,减小低龄级个体的生存压力。

关键词：黑河上游沙棘杂交带群落种群结构格局

青藏高原东缘西藏沙棘、肋果沙棘遗传多样性 ——兼论沙棘杂交带杂种及亲本的克隆繁殖适合度

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青藏高原东缘西藏沙棘、肋果沙棘遗传多样性 ...

作者：温江波西北师范大学

学位级别：硕士

遗传多样性是生物多样性的基础和核心,对遗传多样性的研究可以揭示物种或居群的进化历史（起源的方式、时间）,也能为进一步分析其进化潜力和未来命运及其保护策略提供重要资料。杂交是被子植物重要的进化机制,是当今植物进化生物学领... 详细信息

遗传多样性是生物多样性的基础和核心,对遗传多样性的研究可以揭示物种或居群的进化历史（起源的方式、时间）,也能为进一步分析其进化潜力和未来命运及其保护策略提供重要资料。杂交是被子植物重要的进化机制,是当今植物进化生物学领域的热点问题。两个同域分布的物种形成的杂交带内亲本和杂种后代适合度的研究对揭示杂交带的维持机制和进化动态有着重要意义。沙棘属植物是群落演替的先锋物种,具有重要的生态效益和经济价值,该属植物表现出了丰富的遗传变异,具有强克隆繁殖能力,其克隆繁殖对于该属自然杂交带上杂种（棱果沙棘）及其亲本（中国沙棘和肋果沙棘）的繁殖适合度可能有着重要影响。本文从形态学水平分析了青藏高原特有植物西藏沙棘、肋果沙棘各7个居群的果实性状变异特征,探讨其果实变异水平及地理变异式样;运I用SSR分子标记从DNA水平分析了肋果沙棘11个居群的遗传多样性,探讨其遗传多样性水平及其对高寒环境的适应性;同时运用ISSR分子标记对青海祁连拱拜湾和八宝河滩两个棱果沙棘自然杂交带上亲本和杂种的克隆繁殖适合度进行了比较研究,以期为杂交带的维持机制提供依据。主要结果及结论如下: 1.西藏沙棘7个居群果实性状存在着丰富的变异,5个果实性状在居群间和居群内均存在着极显著差异（p＜0.01）（除纹长在居群间存在着显著差异（p＜0.05））,居群间变异系数（CV）在11.19%～45.03%之间,果柄长的变异幅度最大（CV为45.03%）,其次为纹长（CV为31.97%）,变异幅度最小的是宽果（CV为11.19%）;表型分化系数（Vst）在0.2133～0.6299之间,平均值为0.4895,居群间和居群内变异约各占果实变异的一半,繁育系统、地理隔离和基因流影响着西藏沙棘的表型分化。相关性分析显示,除果长与果柄、果宽与纹长外,其它各性状间均表现出极显著相关（p＜0.01）,除果长与海拔、果宽与经纬度外,其它各性状与地理因子之间均达到极显著相关（p＜0.01）,呈现出地理梯度变异,聚类分析表明7个居群按照地理距离远近聚类。 2.肋果沙棘7个居群果实性状存在着丰富的变异,4个果实性状在居群间和居群内均存在着极显著差异（p＜0.01）,居群间变异系数（CV）在11.75%～61.82%之间,果柄长的变异幅度最大（CV为61.82%）,其次为果形系数（CV为18.22%）和果宽（CV为17.96%）,变异幅度最小的是果长C（V为11.75%）;表型分化系数（Vst）在0.3280～0.7179之间,平均值为0.4710,即居群间的变异占表型总变异的47.1%,说明总变异中来源于居群间仅略少于来源于居群内的变异,繁育系统、地理隔离和基因流影响着肋果沙棘的表型分化。相关性分析显示,果长与果宽、果形系数分别与果长和果宽之间存在着极显著相关（p＜0.01）,果长和果柄长存在显著相关（p＜0.05）,果宽、果形系数与海拔、经纬度表现出极显著相关（p＜0.01）,果柄长与经度表现出显著相关（p＜0.05）。 3.11个ISSR引物对分布于青藏高原肋果沙棘的11个居群181个个体扩增出的183个位点中有179个多态位点,亚种多态位点百分率（PPB）为97.81%,Nei’s基因多样性（h）为0.2830,Shannon’s多态性信息指数（I）为0.4326。11个居群平均遗传多样性水平为PPB=56.78%,h=0.2096,I=0.3109。无论在亚种水平还是在居群水平肋果沙棘均表现出了丰富的遗传多样性。肋果沙棘的遗传多样性水平略高于其它风媒、异交的长寿命木本植物。POPGENE计算的基因分化系数（Gst）为0.2181,略高于异交植物基因分化系数的平均值（Gst=0.193）,表明遗传变异主要存在于居群内,这符合沙棘属植物繁育系统的特点。居群间有一定的基因交流（Nm=1.4275）,远小于异交植物Nm的平均值（Nm=5.380）。对11个居群之间的遗传距离与地理距离和海拔的Mental检验结果表明,遗传距离与地理距离存在着极显著的正相关（r=0.48540,p=0.0005＜0.01）,与海拔存在着显著的负相关性（r=-0.40155,0.01＜p=0.0230＜0.05）。对居群N89B的4个亚居群的遗传分化研究发现,小尺度上仍有很强的遗传分化（Gst=0.1768）。 4.用12个ISSR引物对2个棱果沙棘自然杂交带上亲本和杂种的克隆繁殖适合度进行了比较,结果表明,ISSR揭示的杂交带上亲本和杂种的克隆多样性均较高（N/G=1.0606～1.3464,PD=0.8800～0.9600,D=0.9867～0.9967）,克隆繁殖较少（每个居群由克隆形成的基株有1-3不等）。2个杂交带上杂种和亲本的分株延伸能力略有差异,在拱拜湾杂交带中,杂种的分株延伸能力明显高

关键词：沙棘遗传多样性表型 ISSR 杂交带克隆繁殖适合度

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我国两种石鸡杂交带种群的ISSR分析

我国两种石鸡杂交带种群的ISSR分析

作者：宋江平兰州大学

学位级别：硕士

大石鸡(Alectoris magna)和石鸡(Alectoris chukar)是我国北方干旱、半干旱荒漠环境的指示鸟类。其中大石鸡是我国特有种，分布区狭窄，只分化为两个亚种(指名亚种和兰州亚种);而石鸡却是广布种，且亚种分化众多。通过mtDNA基因测序以及... 详细信息

大石鸡(Alectoris magna)和石鸡(Alectoris chukar)是我国北方干旱、半干旱荒漠环境的指示鸟类。其中大石鸡是我国特有种，分布区狭窄，只分化为两个亚种(指名亚种和兰州亚种);而石鸡却是广布种，且亚种分化众多。通过mtDNA基因测序以及SSR标记技术发现在六盘山附近的大石鸡与石鸡之间存在杂交，杂交带长150-200 km、宽80 km。ISSR分子标记技术因其在检测基因组遗传信息上快速、高效、重复性好的特点，已被广泛用于动植物的遗传研究。本文基于ISSR分子遗传标记，研究我国石鸡杂交带15个种群138个样本的遗传多样性，遗传分化和遗传距离等。在35个引物中选择稳定、条带清晰、多态性高的13条引物用于样本的PCR扩增。对扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，记录清晰、重复性好的条带，用POPGENE、NTSYS、ARLEQUIN、TFPGA等软件分析。结果如下：共获得337条条带，多态性条带330条，多态性条带百分率(PPB)为97.92％。各种群Nei基因多样性从0.1818±0.1995到0.2530±0.1803。种群间分化系数为0.2148，基因流为1.8282。石鸡种群中红回(HH)、王峡(WX)和中卫(ZW)这些边缘种群的遗传多样性较高。而对于大石鸡海原(HY)、礼县(LX)、庄浪(ZL)和秦安(QA)都属于边缘种群，它们的遗传多样性稍低。AMOVA结果表明，种群内的遗传变异远大于种群间的遗传变异。基因交流不仅存在于种群间，还存在于物种间，但这种交流仅仅为单向的遗传渐渗，即石鸡的线粒体基因渗入大石鸡物种，从而种群内的遗传变异较大，另外，杂交个体形似大石鸡，且只分布在大石鸡种群中，也导致大石鸡种群的平均遗传多样性大于石鸡种群平均遗传多样性，也正因为大石鸡种群中杂交个体的存在，致使种群内的遗传变异大于种群间的遗传变异，同时也因为丰富的基因交流使得种群间的遗传分化很小，Mantel测试(遗传距离与地理距离之间相关性分析)也证实了基因流的存在。用UPGMA方法构建的聚类图中，大石鸡和石鸡种群分开聚类，体现了它们长期独立进化的历史;另外，与mtDNA聚类结果不同的是，有些含多个杂交个体的大石鸡种群(如庄浪种群)也同普通大石鸡种群聚在一起，这是因为经过多代与大石鸡回交，杂交个体核基因中的石鸡基因型基本被大石鸡取代的结果，但也不排除SSR序列在核基因组中分布不平均的因素。渐渗杂交对大石鸡的影响非常大，杂交种与大石鸡种群的不断回交危及到六盘山地区大石鸡种群的遗传完整性。大石鸡是我国的特有种群，应禁止人为把石鸡引入大石鸡地区，减少它们间的杂交，以阻止大石鸡被石鸡遗传同化，造成大石鸡局地的遗传灭绝。

关键词：大石鸡石鸡 ISSR 渐渗杂交杂交带遗传多样性遗传分化遗传结构遗传距离聚类分析

棱果沙棘自然杂交带杂种和亲本居群的克隆结构和克隆繁育适合度比较研究

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棱果沙棘自然杂交带杂种和亲本居群的克隆结构和克隆繁育适合度比...

作者：江龙龙西北师范大学

学位级别：硕士

杂交是被子植物重要的进化机制，是当今植物进化生物学领域的热点问题。两个同域分布的物种形成的杂交带内亲本和杂种后代适合度的研究对揭示杂交带的维持机制和进化动态有着重要意义。沙棘属植物是群落演替的先锋物种，兼有很强的克隆... 详细信息

杂交是被子植物重要的进化机制，是当今植物进化生物学领域的热点问题。两个同域分布的物种形成的杂交带内亲本和杂种后代适合度的研究对揭示杂交带的维持机制和进化动态有着重要意义。沙棘属植物是群落演替的先锋物种，兼有很强的克隆繁殖能力，因此具有重要的生态效益和经济价值。繁殖特性是植物适合度的重要方面，自然杂交带上杂种及其亲本的克隆繁殖适合度对杂交带的进化有重要影响。本文利用SSR分子标记对青海祁连拱北湾、八宝河滩和小东草沟3个自然杂交带中杂交种棱果沙棘及其亲本中国沙棘、肋果沙棘居群的克隆结构和克隆繁殖适合度进行了比较研究，以期为揭示棱果沙棘自然杂交带的维持机制和进化动态提供依据。主要结果及结论如下： (1)棱果沙棘及其亲本居群遗传多样性棱果沙棘自然杂交带上，中国沙棘Nei’s基因多样性(h)和Shannon’s多样性信息指数(I)分别为0.0487.3220和0.0987.4769;肋果沙棘Nei’s基因多样性(h)和Shannon’s多样性信息指数(I)分别为0.1178.2252和0.1982.3585;棱果沙棘Nei’s基因多样性(h)和Shannon’s多样性信息指数(I)分别为0.0805.2951和0.1418.4455。总体上3个类群表现出的遗传多样性并不低。杂交种棱果沙棘居群遗传多样性并没有明显的高于或低于两亲本。 (2)棱果沙棘及其亲本居群克隆结构和克隆多样性 3个自然杂交带棱果沙棘及其亲本居群克隆大小及分株距离表现出一定差异。中国沙棘3个居群克隆大小为1.0.5，分株距离为3.33.4m;肋果沙棘居群克隆大小为1.6.8，分株距离为3.5.0m;棱果沙棘居群克隆大小为1.5.5，分株距离为1.4.0m。除八宝河滩杂交带棱果沙棘克隆大小低于两亲本，小东草沟棱果沙棘分株距离低于两亲本之外，杂交种棱果沙棘局群内克隆大小和分株距离高于两亲本。杂交种棱果沙棘及其亲本居群克隆多样性水平也存在差异，总体上3个杂交带上棱果沙棘及其亲本居群克隆多样性并不高。中国沙棘居群不同基因型比率(G/n)为0.12.00，Simpson’s多样性指数(D)分别为0.495.000;肋果沙棘居群不同基因型比率(G/n)为0.35.63，Simpson’s多样性指数(D)分别为0.919.988;棱果沙棘居群不同基因型比率(G/n)为0.29.67，Simpson’s多样性指数(D)分别为0.835.995。除过八宝河滩杂交带棱果沙棘居群克隆多样性高于两亲本外，棱果沙棘居群克隆多样性基本低于两亲本。 (3)棱果沙棘自然杂交带杂种及其亲本克隆繁殖适合度通过对3个棱果沙棘自然杂交带上杂种及其亲本克隆繁殖适合度对比研究发现：除过八宝河滩杂交带棱果沙棘克隆大小和小东草沟棱果沙棘分株距离低于两亲本，八宝河滩杂交带棱果沙棘居群克隆多样性高于两亲本外，总体上棱果沙棘居群克隆大小和克隆距离均高于两亲本，克隆多样性水平低于两亲本，根据克隆多样性指数与克隆繁殖能力的反比关系，说明杂交种棱果沙棘表现出来的克隆繁殖能力更强。说明同域分布的杂交种棱果沙棘具有比其两亲本较高的克隆繁殖适合度。群落特征对杂交带上3种沙棘克隆繁殖适合度存在较大的影响，群落物种多样性越低，其克隆繁殖能力越强。 (4)棱果沙棘自然杂交带的维持机制杂交种棱果沙棘主要是通过克隆繁殖的方式扩大种群规模，稳定种群的存在。不同生境下棱果沙棘自然杂交带杂交种居群表现出多克隆性，即具有较高的遗传多样性水平。因此推测，杂交带上的沙棘居群一方面利用克隆繁殖使其居群达到一定数量基础，以稳定整个杂交带的平衡;另一方面通过较高的遗传多样性来保证整个居群的遗传丰富度，进而为推动整个杂交带的进化和发展提供动力。

关键词：沙棘杂交带克隆繁殖适合度 SSR

利用SSR分子标记分析棱果沙棘杂交带的遗传结构和基因流

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利用SSR分子标记分析棱果沙棘杂交带的遗传结构和基因流

作者：蒋严妃西北师范大学

学位级别：硕士

种群遗传结构是遗传多样性的重要体现，距离隔离是形成种群空间遗传结构最直接的影响因素，一个物种的进化潜力和抵御自然界不良环境的能力既取决于物种内遗传变异的大小，也有赖于植物种群的遗传结构。杂交是植物进化最为重要的驱动力... 详细信息

种群遗传结构是遗传多样性的重要体现，距离隔离是形成种群空间遗传结构最直接的影响因素，一个物种的进化潜力和抵御自然界不良环境的能力既取决于物种内遗传变异的大小，也有赖于植物种群的遗传结构。杂交是植物进化最为重要的驱动力，是新物种形成的重要途径，杂交物种形成、特别是杂交带研究已经成为近年来植物系统进化研究的焦点。杂交带的遗传组成和基因流状况为阐明物种之间的隔离机制提供了一个良好的研究平台。近年来，SSR等DNA分子标记的快速发展和广泛应用为深入探讨种群遗传结构及基因流提供了有力的手段和机遇。本文在前期工作的基础上，选择青藏高原边缘青海祁连地区棱果沙棘杂交带为对象，应用DNA分子标记等方法，研究不同地理隔离水平中国沙棘、肋果沙棘种群以及棱果沙棘杂交带的遗传结构及基因交流水平，探讨打破种间隔离导致自然杂交发生的主要原因以及沙棘属植物的自然杂交带维持机制和地理隔离的作用等。主要结果及结论如下： 1.运用SSR分子标记对分布于青海祁连棱果沙棘杂交带上的4个中国沙棘种群（拱北湾斑块1、拱北湾斑块2、日旭村和小东索）遗传结构的研究发现，中国沙棘在亚种水平和种群水平均表现出了丰富的遗传多样性。POPGENE计算的基因分化系数Gst为0.1338，低于异交植物基因分化系数的平均值（Gst=0.193），表明遗传变异主要存在于种群内。中国沙棘种群间的基因流Nm为3.2379，小于风媒传粉、异交植物Nm的平均值（Nm=5.380）。对种群间的基因流与地理距离以及遗传距离与地理距离的相关性检验表明，种群间的基因流和遗传距离均与地理距离不存在相关关系。运用UPGMA对中国沙棘个体进行聚类分析，结果显示同一个种群的个体并没有完全聚在一起，表明种群间发生了一定的基因交流。 2.运用SSR分子标记对分布于青海祁连棱果沙棘杂交带上的4个肋果沙棘种群（拱北湾斑块1、拱北湾斑块2、日旭村和小东索）以及邻近分布的2个肋果沙棘纯种群（阿柔乡和冰沟）共6个种群遗传结构的研究发现，肋果沙棘在亚种水平和种群水平均有丰富的遗传多样性。POPGENE计算的基因分化系数Gst为0.1880，略低于异交植物基因分化系数的平均值（Gst=0.193），表明遗传变异主要存在于种群内。肋果沙棘种群间的基因流Nm为2.1589，远小于异交植物Nm的平均值（Nm=5.380）。对种群间的基因流和遗传距离与地理距离间的相关性检验表明，种群间的基因流和遗传距离与地理距离间均不存在相关关系。运用UPGMA对肋果沙棘个体进行聚类分析，结果显示同一个种群的个体并没有完全聚在一起，也表明种群间发生了一定的基因交流。 3.运用SSR分子标记对青海祁连棱果沙棘杂交带（拱北湾和日旭村）遗传结构及基因流的研究表明，2个杂交带上POPGENE计算的基因分化系数Gst分别为0.2251和0.2102，均稍高于异交植物种群间基因分化系数的平均值（Gst=0.193），但种间的遗传变异仅分别占总变异的22.51%和21.02%;拱北湾杂交带和日旭村杂交带种间的基因流分别为1.7210和1.8792，低于2个亲本种种群间的基因流水平，但这一结果也表明杂交带上亲本间及亲本与杂种间仍存在一定程度的基因交流。 4.杂交带上中国沙棘种群和肋果沙棘种群间的遗传距离和基因流与种群间的地理隔离距离无关，但杂交却仅发生在亲本混杂分布的区域，暗示花粉的传播距离有限，而种子的远距离传播是造成其遗传结构形成的主要原因。拱北湾和日旭村2个杂交带的种间基因流的检测结果揭示了杂交带内亲本种中国沙棘与肋果沙棘之间的杂交事件可能频繁发生，这种频繁发生的杂交很可能与自然选择一起维持了该杂交带的相对稳定。

关键词：沙棘遗传结构 SSR 杂交带基因流

棱果沙棘杂交带的当代花粉流与群体历史基因流对杂交带的维持

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棱果沙棘杂交带的当代花粉流与群体历史基因流对杂交带的维持

作者：李霓西北师范大学

学位级别：硕士

杂交带理论认为,选择作用和基因流之间的精确平衡是维持杂交带的必要条件。自然杂交带当代和历史基因流水平的分析可以为深入探讨杂交带的维持提供了重要线索和依据。本文通过对棱果沙棘自然杂交带的当代花粉流和群体历史基因流的分析,... 详细信息

杂交带理论认为,选择作用和基因流之间的精确平衡是维持杂交带的必要条件。自然杂交带当代和历史基因流水平的分析可以为深入探讨杂交带的维持提供了重要线索和依据。本文通过对棱果沙棘自然杂交带的当代花粉流和群体历史基因流的分析,探讨了基因流对棱果沙棘杂交带维持的作用。首先利用SSR分子标记对棱果沙棘杂交带中两种亲本种中国沙棘、肋果沙棘以及杂交种棱果沙棘的自由授粉子代进行了父本分析,研究了以三种沙棘母本为中心的传粉格局,花粉流以及花粉贡献的分配比例。其次对拱北湾自然杂交带各斑块之间的历史基因流和遗传结构进行了分析,与花粉流结果相印证。最后对青海祁连地区5个沙棘居群间的历史基因流和遗传结构进行了分析,其中包括三个混合居群和两个肋果沙棘居群,对于各个居群的种间和种内基因流分别进行了比较。主要结论如下:1.利用父本分析的方法对拱北湾沙棘自然杂交带的2个中国沙棘母本、2个肋果沙棘母本和1个棱果沙棘母本为中心和传粉格局及杂交带的花粉流进行了研究,得出斑块内的花粉传播距离为31m,中国沙棘与肋果沙棘的平均花粉来源距离相近,没有明显差异,但肋果沙棘的30m以外的父本来源明显多于中国沙棘。2.父本分析的结果显示中国沙棘和肋果沙棘的花粉流以种内为主,但也检测到了双向的种间花粉流,其中中国沙棘子代中来源于肋果沙棘的花粉贡献率达到14.84%,肋果沙棘子代中来自中国沙棘的花粉贡献率为9.13%,表明两种沙棘间存在花粉流,但中国沙棘作为母本接收来自肋果沙棘的花粉的比例更大。在肋果沙棘子代的父本检测中有来自棱果沙棘的花粉,即发生了回交。棱果沙棘的父本分析结果显示肋果沙棘的花粉贡献率高于于中国沙棘的花粉贡献率。3.拱北湾的5个斑块间存在远距离传粉,估计中国沙棘和肋果沙棘远的传粉距离都有可能大于200m。对斑块1中子代的父本检测发现了来自外斑块2、3、4等较远距离的花粉流,其中距离最近的斑块2花粉流最强,斑块3和斑块4有微弱的花粉流,而与斑块1地理距离最远的斑块5没有检测到对斑块1的花粉贡献。对5个斑块遗传结构和基因流的分析显示,5个斑块的整体遗传多样性丰富(He=0.304,I=0.531),斑块间的遗传分化水平低,斑块间的基因流大于1,基因交流水平高;遗传距离与地理距离呈显著正相关,基因流与地理距离呈显著负相关。4.对青海祁连地区的5个沙棘居群进行遗传结构和历史基因流的分析,结果显示本地区沙棘居群之间的遗传变异高,基因交流水平低,平均小于1,遗传距离与地理距离呈不显著正相关,基因流与地理距离呈显著负相关。种内、种间基因流的比较发现,青海祁连沙棘居群间的种内基因交流程度普遍较低,表明该地区居群间的分化程度大;不同居群的种间基因流较居群间的种内基因流普遍更低,但仍存在着一定程度的基因流;在居群内的种间基因流分析中,拱北湾杂交带内的种间基因流较大。当代花粉流的检测和历史基因流分析的结果都显示了中国沙棘和肋果沙棘种间存在着一定程度的基因交流,而种间不断发生的基因流(花粉流)对沙棘杂交带的维持起重要作用。

关键词：沙棘杂交带父本分析花粉动态基因流遗传结构

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中国沙棘×肋果沙棘自然杂交带的形态学分析

西北师范大学学报（自然科学版） 2008年第3期44卷 73-77页

作者：杜玉娟王云瑾杨洁张辉孙坤西北师范大学生命科学学院甘肃兰州730070

对青海祁连境内中国沙棘×肋果沙棘(Hippophae ***×***.)自然杂交带的形态变异规律进行了初步研究.主成分分析表明,杂交带内个体在营养性状上具有中国沙棘到肋果沙棘的过渡性.Anderson"杂种指数"研究发现,其遗传组成比较复杂,在棱果沙... 详细信息

对青海祁连境内中国沙棘×肋果沙棘(Hippophae ***×***.)自然杂交带的形态变异规律进行了初步研究.主成分分析表明,杂交带内个体在营养性状上具有中国沙棘到肋果沙棘的过渡性.Anderson"杂种指数"研究发现,其遗传组成比较复杂,在棱果沙棘杂交起源过程中由于深度杂交引起双亲基因渗入的可能性极大,而不是以往认为的仅是由F1代强势主导的自然杂交带.

关键词：中国沙棘肋果沙棘棱果沙棘渐渗杂交杂交带

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黑杨与苦杨之间杂交渐渗研究

黑杨与苦杨之间杂交渐渗研究

作者：董淼兰州大学

学位级别：硕士

额河杨(Populus xjrtyschensis C. Y. Yang)广泛分布于额尔齐斯河流域,是杨属黑杨组杂种(hybrids).其抗寒性强并且对土壤要求低,因此是杨树选育良种的珍贵树种。额河杨形态性状(包括叶、芽、枝、树皮等性状)大多数介于同域(邻域)分布的... 详细信息

额河杨(Populus xjrtyschensis C. Y. Yang)广泛分布于额尔齐斯河流域,是杨属黑杨组杂种(hybrids).其抗寒性强并且对土壤要求低,因此是杨树选育良种的珍贵树种。额河杨形态性状(包括叶、芽、枝、树皮等性状)大多数介于同域(邻域)分布的黑杨(P. nigra L.)和苦杨(P. laurifolia Ldb.)之间,因此通常认为额河杨是黑杨和苦杨的天然杂种。但是额河杨与黑杨和苦杨之间生境存在明显差异,因此额河杨究竟是一个独立的杂交物种(hybrid species)还是黑杨和苦杨之间的杂交带(hybrid zone),仍需进一步研究。本研究从30套单拷贝或低拷贝核基因中筛选出8套核基因片段对额尔齐斯河流域自然分布区内,额河杨、黑杨和苦杨三个物种31个居群168个体进行分子标记,运用群体遗传学分析方法揭示额河杨及其两个疑似亲本的核苷酸多态性、群体遗传结构,以及亲本种之间的基因流,旨在阐明额河杨的遗传学属性及其在黑杨和苦杨互相杂交过程中所发挥的作用。研究结果表明,额河杨的遗传组成符合多世代混合杂交带的假设,不支持其作为独立杂交物种的假设。首先,额河杨多数基因型与黑杨和苦杨共享,不形成独立的谱系分支,表明其并非独立的杂交物种;其次,贝叶斯聚类分析表明额河杨同时包含黑杨和苦杨的遗传组分,表明其杂交带属性;第三,额河杨经历的重组事件明显高于两个亲本,表明其包含多个杂交世代。各个基因座位的基因型地理分布格局表明,不同地点的额河杨分别由当地的黑杨和苦杨杂交产生。额河杨的遗传组成中亲本之一黑杨所占比例大于另一个亲本苦杨,这一现象与形态观察一致,额河杨常与黑杨同域分布而鲜与苦杨同域分布可能导致其与黑杨回交更多。同时,隔离-迁移模型表明,苦杨和黑杨之间存在由前者至后者的渐渗,这与杂交带介导亲本种之间基因流的假说一致。黑杨和苦杨有效群体规模是二者共同祖先的3%—5%,表明他们可能都经历了瓶颈效应。此外,中性检验表明黑杨在PAL基因座位上经历了显著的平衡选择,苦杨和黑杨在AREB1和EIN3两个基因座位上都经历了显著的平衡选择。本研究一方面为杨属物种的杂交渐渗研究提供了新的例证,另一方面对于苦杨、黑杨和额河杨等耐寒林木资源的保护和利用也具有重要应用价值。

关键词：额河杨黑杨苦杨杂交带杂交物种基因流

叶绿体DNA标记在谱系地理学中的应用研究进展

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生物多样性 2019年第2期27卷 219-234页

作者：胡颖王茜张新新周玮陈晓阳胡新生广东省植物种质资源与利用重点实验室广州510642 华南农业大学林学与风景园林学院广州510642

谱系地理学研究旨在探究历史上发生的影响目前遗传谱系系统发育和空间分布格局关系的生态与进化过程。叶绿体DNA具有单亲遗传、低突变率、单倍体等特征,其分子标记不同程度地保留着植物长期进化的历史遗传痕迹,有助于深度解析谱系地理... 详细信息

谱系地理学研究旨在探究历史上发生的影响目前遗传谱系系统发育和空间分布格局关系的生态与进化过程。叶绿体DNA具有单亲遗传、低突变率、单倍体等特征,其分子标记不同程度地保留着植物长期进化的历史遗传痕迹,有助于深度解析谱系地理变异的形成机制。本文探讨了上述特征是怎样影响分子标记的选择、扩大或缩小群体遗传结构分化、延长或缩短空间基因溯祖时间、促进或阻碍种间基因渐渗及谱系分选(复系、并系和单系形成)进程,重点阐述了这些影响过程的理论基础,并结合实际例子阐述谱系地理研究进展。由于位点间在突变率、选择强度及它们与漂变互作等方面存在异质性,今后一个研究重点就是基于叶绿体全基因组序列分析谱系地理变化格局,包括分析DNA位点间的基因渐渗或基因流动程度差异分布及沿着叶绿体DNA序列上谱系分选差异分布。

关键词：叶绿体谱系地理学杂交带基因溯祖理论物种形成